1. Anforderungen an die Netzwerksignalverkabelung
Wie das üblicherweise in der Netzwerkkommunikation verwendete UTP CAT5e-Netzwerkkabel hat es eine Impedanz von 100 Ohm bei einer Frequenz von 1 MHz bis 100 MHz. Um bessere Signalübertragungseigenschaften zu erhalten, muss daher jedes Paar von Differenzsignalleitungen auf der PCB mit einer Impedanz von 100 Ohm entworfen/hergestellt werden. . Beispielsweise beträgt in ESMARC EVB V5.0 die Linienbreite jedes Paars von Netzwerk-Differenzsignalleitungen 7 mil und der Zeilenabstand 8 mil. In der PCB-Verarbeitungs- und Produktionsdokumentation/Post werden die Impedanzanforderungen vorgeschlagen: (Linienbreite-Linienabstand-Linienbreite) 7 mil-8 mil-7 mil, Impedanz 100 Ohm. Unter normalen Umständen passt der Leiterplattenhersteller das Kupferblech Ihren Anforderungen entsprechend neu an, sodass die Impedanz der Signalleitung innerhalb von +/-10 des erforderlichen Wertes liegt, um die Anforderungen zu erfüllen.
Um sicherzustellen, dass die Signalphasendifferenz auf der hochfrequenten Differenzsignalleitung klein genug ist, muss sichergestellt werden, dass die Länge jedes Paars von Differenzsignalleitungen möglichst gleich ist, oder die maximale Leitungsdifferenzlänge gesteuert werden . Bei Signalleitungen für die Netzwerkkommunikation sollte der maximale Längenunterschied der Signalleitungen innerhalb von +/-25mil liegen. Bei einem 10 Mbit/s/100 Mbit/s-Netzwerk sind seine TX- und RX-Kommunikationsleitungen relativ unabhängig, sodass die Länge seiner TX- und RX-Differenzleitungen separat gesteuert werden kann. Für ein 1000 Mbit/s-Netzwerk müssen seine 4 Differenzsignalpaare gleichzeitig Daten übertragen. Daher ist es für die Verdrahtung einer 1000Mbps-Netzwerkschnittstelle nicht nur notwendig, die Leitungslängendifferenz jedes Paars von Differenzleitungen zu steuern, sondern auch die Differenz zwischen den 4 Paaren von Differenzleitungen zu steuern. Der Zeilenlängenunterschied. Der Leitungsabstand jedes Paares von Differenzsignalleitungen muss größer/gleich der Leitungsbreite jeder Signalleitung sein, um die EMI-Anforderungen der Leiterplatte zu erfüllen. In ESMARC EVB V5.0 beträgt beispielsweise die Linienbreite der Netzwerksignalleitung 7 mil und der Zeilenabstand der Differenzleitung 8 mil.
Nehmen Sie unten das ESMARC EVB V5.0-Evaluierungsboard als Beispiel zur Veranschaulichung.
(Abbildung 1) (Abbildung 2)
Abbildung 1 zeigt das PCB-Routing der CN8-1 1000 Mbit/s-Netzwerkschnittstelle und Abbildung 2 ist das PCB-Routing der CN8-2 10 Mbit/s/1000 Mbit/s-Netzwerkschnittstelle. Aus der Figur ist klar ersichtlich, dass jedes Paar von Differenzsignalleitungen in strikter Übereinstimmung mit den Differenzialverdrahtungsanforderungen verdrahtet ist.
(Figur 3)
Abbildung 3 ist der Parameterwert der Trace-Länge der 1000Mbps-Netzwerkschnittstelle (CN8-1). Dieser Parameter ist im EDA-Tool zu finden. In der obigen Abbildung ist NET1_TX 1000M_D0, NET1_RX ist 1000M_D1, plus 1000M_D2 und 1000M_D3 durch den Signaljumperwiderstand, die zusammen 4 Paare von Differenzsignalleitungen für die 1000Mbps-Netzwerkschnittstelle bilden.
Beim PCB-Layout-Design werden Jumper-Widerstände zwischen den 1000M_D2, 1000M_D3 differentiellen Signalleitungen und den Signalpins des Motherboards entworfen. Es gibt eine Signalleitungslänge von ungefähr 400 mil zwischen ihnen, so dass der Unterschied in der Länge der vier Paare von Differenzsignalleitungen relativ klein ist. Es kann grundsätzlich die Kommunikationsanforderungen unter einer Umgebung von 1000 Mbit / s erfüllen.
(Figur 4)
Abbildung 4 zeigt den Parameterwert für die Trace-Länge der 10 Mbit/s/100 Mbit/s-Netzwerkschnittstelle (CN8-2). Aus den Parametern ist ersichtlich, dass für eine 100Mbps-Netzwerkschnittstelle die beiden Paare von differentiellen Signalleitungslängen, TX und RX, unabhängig sind und die Leitungslängen jeweils steuern.
(Abbildung 5)
In Fig. 5 ist das Paar von Differenzsignalleitungen 100M_NET2_RX gezeigt. Der Längenunterschied zwischen seinen beiden Signalleitungen (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) beträgt etwa 20 mil, was die Designanforderungen des differentiellen Routings für die Netzwerkkommunikation erfüllt.
Neben der differenziellen Verlegung und der Längenkontrolle der PCB-Leitungen ist auch zu beachten, dass nach dem Entladen der Signalleitung aus dem Port die beiden Signalleitungen so schnell wie möglich gleich lang behandelt werden sollten. Wie nachfolgend dargestellt:
In Abbildung 6 ist der Ausgang der Differenzsignalleitung symmetrisch, sodass Sie nach dem Ausgang direkt der Differenzführung folgen können. Da in Abbildung 7 die Differenzsignalleitung asymmetrisch ist, sollte die Signalleitung nach dem Zeichnen so früh wie möglich entzerrt werden, und dann sollte die normale Differenzsignalleitung verlegt werden.
2. ESD-Schutz von Netzwerkports
Aufgrund der Besonderheit von Netzwerkanwendungen werden Netzwerkports leicht durch externe Signale gestört, daher muss das Netzwerksignal des Systems einen 1:1-Netzwerktransformator passieren, bevor es an die RJ45-Buchse angeschlossen werden kann, wie die von Intron verwendete Integration 10 Mbit/s/100 Mbit/s-Netzwerkschnittstelle HR871181A, 1000 Mbit/s-Netzwerkschnittstelle HR851178C, es gibt einen internen 1:1-Netzwerkisolationstransformator und eine Gleichtakt-Induktivitätsspule (wie in Abbildung 8 gezeigt), die Gleichtakt-Störsignale auf der Kommunikationsleitung effektiv verhindern können Verhindern Sie gleichzeitig, dass das DC-Störsignal das Netzlaufwerk des Systems beschädigt.
Um die ESD-Eigenschaften des Netzwerkports weiter zu verbessern, können Sie darüber hinaus ein dediziertes ESD-Schutzgerät konzipieren, und beim PCB-Design sollte das ESD-Schutzgerät so nah wie möglich am Pinpad des RJ45-Netzwerkports liegen . Wie nachfolgend dargestellt:
Wie in Abbildung 9 gezeigt, befindet sich das dedizierte ESD-Schutzgerät für den Netzwerkanschluss auf der Platine in der Nähe des RJ45-Netzwerkanschlusskabels. Abbildung 10 zeigt das ESD-Schutzgerät, das für Netzwerkports in der ESMARC EVB-Schaltung ausgelegt ist.
Bei der RJ45-Netzwerkdose mit Metallgehäuse schließlich wird empfohlen, das Metallgehäuse mit einem zuverlässigen und sicheren Erdungspunkt am Aufstellort des Geräts zu verbinden. Wenn die Zuverlässigkeit der bauseitigen Sicherheitserdung nicht gewährleistet werden kann, wird empfohlen, das Metallgehäuse des RJ45 über einen Hochspannungskondensator (z von ESMARC EVB.
